фильтр-пресс

Формула изобретения

1. Фильтр-пресс для фильтрования суспензий, содержащий раму с передней и задней стойками, нажимную плиту, установленную на раме со стороны задней стойки, набор фильтровальных плит, расположенных вертикально между нажимной плитой и передней стойкой и снабженных со стороны дренажных поверхностей фильтрующей тканью, механизм перемещения фильтровальных плит, включающий привод перемещения нажимной плиты и ограничительные планки, подвижно установленные на кронштейнах фильтровальных плит и обеспечивающие заданный зазор между плитами при раскрытии фильтр-пресса, отличающийся тем, что фильтровальные плиты снабжены, по меньшей мере, с одной боковой стороны фильтр-пресса створками, установленными в кронштейнах плит с возможностью поворота вокруг своих продольных осей и образующими защитный экран вдоль указанной боковой стороны фильтр-пресса при его закрытии, при этом каждая ограничительная планка, расположенная со стороны фильтр-пресса, оснащенной створками, выполнена из двух шарнирно соединенных между собой звеньев, установленных на кронштейнах фильтровальных плит с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, причем одно из звеньев каждой ограничительной планки находится в жестком зацеплении со створкой, обеспечивая поворот последней при перемещении фильтровальных плит.

2. Фильтр-пресс по п. 1, отличающийся тем, что боковые кромки каждой створки отогнуты в противоположных направлениях под углом 90 - 120^o к ее боковой поверхности и перекрывают боковые кромки смежных створок при закрытии фильтр-пресса.

3. Фильтр-пресс по п.1, отличающийся тем, что звенья каждой ограничительной планки снабжены ограничителем угла их поворота друг относительно друга, исключающим расположение указанных звеньев в одну линию при раскрытии фильтр-пресса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к фильтр-прессам для фильтрования промышленных суспензий, и может найти применение при обезвоживании осадков сточных вод и других жидких гетерогенных систем в химической и смежных отраслях промышленности.

Известен фильтр-пресс, содержащий переднюю стойку (упорную плиту), заднюю стойку с механизмом зажима плит, боковые продольные балки, набор фильтровальных плит и нажимную плиту, расположенные на указанных балках, механизм перемещения фильтровальных плит, выполненный в виде двух кареток со сцепными устройствами, совершающих возвратно-поступательные движения вдоль боковых продольных балок при проведении операции "выгрузка осадка". При этом во время движения к заранее отодвинутой нажимной плите каретки транспортируют последовательно каждую фильтровальную плиту. При подходе транспортируемой фильтровальной плиты к нажимной плите или к уже перемещенному блоку плит каретки отсоединяются от плиты и возвращаются назад для того, чтобы зацепить и переместить следующую плиту (см. Каталог "Фильтры для жидкостей", часть II, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1991, стр. 39-45).

Недостатком данной конструкции являются слишком большие затраты времени на перемещение плит, связанные с необходимостью совершения каретками холостых ходов за очередными плитами, а также с вынужденными остановками для их зацепления и отделения. Указанные затраты времени существенно сказываются на производительности работающего в периодическом режиме фильтр-пресса, так как резко увеличивают длительность его вспомогательных операций. Кроме того, наличие двух транспортирующих устройств, одновременно перемещающих одну плиту, зачастую приводит к аварийной ситуации из-за несрабатывания одного из них. В этом случае плита тянется только одной кареткой, перекашивается, заклинивает механизм перемещения плит и может даже упасть в проем для выгрузки осадка.

Известен также фильтр-пресс, который содержит переднюю стойку с упорной плитой, заднюю стойку с механизмом зажима плит, расположенные между стойками набор фильтровальных плит и нажимную плиту, а также соединяющие переднюю и заднюю стойки продольные балки. При этом одна из балок, размещенная вверху, служит для подвески набора фильтровальных плит и нажимной плиты и содержит механизм перемещения фильтровальных плит, а две другие расположены по бокам фильтр-пресса в его нижней части (см. патент ФРГ на полезную модель N 7711368, МКИ B 01 D 25/12, опубл. 26.07.79).

В фильтр-прессе данной конструкции перемещение фильтровальных плит осуществляется с помощью цепного механизма, содержащего определенное количество (зависящее в основном от типоразмера фильтр-пресса и общего количества входящих в него фильтровальных плит) крючков-зацепов. При начале операции "выгрузка осадка" нажимная плита отводится от пакета фильтровальных плит, цепь указанного механизма приводится в движение, и крючки-зацепы последовательно перемещают фильтровальные плиты, осуществляя операцию выгрузки осадка.

Такая конструкция позволяет в два с лишним раза сократить время перемещения плит в процессе выгрузки осадка, а следовательно, существенно увеличить производительность фильтр-пресса. Однако в ряде случаев, особенно при фильтровании легко- и среднефильтруемых суспензий, этого сокращения оказывается недостаточно, вследствие чего имеют место значительные потери производительности фильтр-пресса.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является фильтр-пресс, содержащий переднюю и заднюю стойки, соединенные между собой верхней балкой и нижними боковыми стяжками. На верхней балке между указанными стойками размещен набор фильтровальных плит и нажимная плита, взаимодействующая с механизмом зажима. Фильтровальные плиты оснащены фильтрующими перегородками и подвешены на верхней балке с помощью кронштейнов. При этом указанные плиты соединены между собой, а крайние из них - соответственно с нажимной плитой и передней стойкой ограничительными планками. Фильтр-пресс содержит также механизм выгрузки осадка, выполненный в виде приводных штанг и подвижных блоков с закрепленными в них направляющими и разгрузочными роликами, между которыми зигзагообразно пропущены фильтрующие перегородки, и устройство регенерации ткани (см. патент РФ N 2104742 C1, МКИ⁶ B 01 D 25/12, опубл. 20.02.1998, бюл. N 5).

В данном фильтр-прессе исходная суспензия подается под избыточным давлением в заранее сжатый при помощи механизма зажима набор фильтровальных плит. Под действием давления жидкая фаза проходит через фильтрующие перегородки и отводится по коллектору, а твердая фаза накапливается на указанных перегородках. После окончания процесса фильтрования и продувки фильтр-пресса сжатым воздухом нажимная плита при помощи указанного механизма зажима и ограничительных планок раздвигает фильтровальные плиты на заданное расстояние друг от друга. Затем приводные штанги увлекают подвижные блоки с роликами вверх, в результате чего последние перемещаются относительно неподвижных фильтрующих перегородок и отделяют от них накопившийся осадок. При обратном ходе подвижных блоков вниз рабочие поверхности фильтрующих перегородок промываются водой.

Такая конструкция в отличие от рассмотренных ранее позволяет эффективно выгружать осадок из фильтр-пресса большой единичной мощности, упрощает процесс выгрузки и существенно сокращает время, необходимое для проведения указанной операции. Все это создает необходимые условия для работы фильтр-пресса с максимально возможной производительностью.

Однако существенным недостатком прототипа, как и двух рассмотренных выше аналогов, является отсутствие какой-либо защиты от выбросов суспензии, находящейся под высоким давлением, при аварийной разгерметизации пакета фильтровальных плит во время проведения операции фильтрования. Особая опасность возникает при фильтровании горячих, а также химически агрессивных (кислотных или щелочных) суспензий. В этом случае аварийные выбросы способны вывести из строя не только узлы и детали, установленные непосредственно на фильтр-прессе, но и расположенное рядом с ним оборудование, а также могут вызвать серьезные травмы у операторов, управляющих работой фильтр-пресса, и других людей, находящихся в данный момент поблизости.

Следует отметить, что авторам известно применение рядом фирм защитных занавесок либо перегородок для того, чтобы отгородить работающий фильтр-пресс от окружающего пространства и тем самым обезопасить работу на нем (см. проспекты фирм Hoesch и L. Choquenet). Однако подобные средства защиты, представляющие собой обычные заграждения, не отвечают условиям достаточной надежности и требуют дополнительного времени на их перевод из рабочего в нерабочее состояние при каждом цикле работы фильтр-пресса. К тому же они не являются собственно узлами фильтр-пресса, а устанавливаются как отдельные устройства, предназначенные для организации рабочего места.

В основу изобретения поставлена задача создания фильтр-пресса с многоэлементным экраном, который заслоняет фильтровальные плиты во время их сжатия в герметичный пакет и последующего проведения операции фильтрования, и наоборот, открывает доступ к указанным плитам при выгрузке осадка и регенерации фильтрующих перегородок. С одной стороны, это обеспечивает надежную защиту людей и производственных помещений от повреждений и загрязнения выбросами суспензии под давлением при аварийной разгерметизации фильтр-пресса, а с другой - не мешает проведению любых операций цикла фильтрования и не увеличивает затрат времени на вспомогательные операции.

Задача решается благодаря тому, что в фильтр-прессе для фильтрования суспензий, содержащем раму с передней и задней стойками, нажимную плиту, установленную на раме со стороны задней стойки, набор фильтровальных плит, расположенных вертикально между нажимной плитой и передней стойкой и снабженных со стороны дренажных поверхностей фильтрующей тканью, механизм перемещения фильтровальных плит, включающий привод перемещения нажимной плиты и ограничительные планки, подвижно установленные на кронштейнах фильтровальных плит и обеспечивающие заданный зазор между плитами при раскрытии фильтр-пресса, согласно изобретению фильтровальные плиты снабжены по меньшей мере с одной боковой стороны фильтр-пресса створками, установленными в кронштейнах плит с возможностью поворота вокруг своих продольных осей и образующими защитный экран вдоль указанной боковой стороны фильтр-пресса при его закрытии, при этом каждая ограничительная планка, расположенная со стороны фильтр-пресса, оснащенной створками, выполнена из двух шарнирно соединенных между собой звеньев, установленных на кронштейнах фильтровальных плит с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, причем одно из звеньев каждой ограничительной планки находится в жестком зацеплении со створкой, обеспечивая поворот последней при перемещении фильтровальных плит.

В предпочтительном варианте реализации изобретения боковые кромки каждой створки отогнуты в противоположных направлениях под углом 90-120^o к ее боковой поверхности и перекрывают боковые кромки смежных створок при закрытии фильтр-пресса. При этом звенья каждой ограничительной планки снабжены ограничителем угла поворота друг относительно друга, исключающим расположение указанных звеньев в одну линию при раскрытии фильтр-пресса.

Снабжение каждой фильтровальной плиты отдельной створкой дает возможность простыми средствами образовывать сплошной защитный экран во время закрытия фильтр-пресса (при этом створки располагаются вдоль его боковой поверхности), и в то же время обеспечивать беспрепятственный доступ к фильтровальным плитам и фильтрующим перегородкам при раскрытии фильтр-пресса, когда створки располагаются преимущественно перпендикулярно к его боковой поверхности.

Использование для поворота створок усилия, создаваемого механизмом зажима фильтровальных плит при перемещении последних, позволяет обойтись без дополнительных приводных устройств, а использование ограничительных планок для приложения указанного усилия к створкам автоматизирует процесс закрытия и раскрытия створок. Синхронизация поворота створок с перемещением фильтровальных плит исключает какие-либо дополнительные затраты времени на проведение данной операции, что сохраняет производительность фильтр-пресса на высоком уровне.

Выполнение боковых кромок створок отогнутыми в противоположных направлениях под углом 90 - 120^o обеспечивает надежное замыкание смежных створок при закрытии фильтр-пресса и тем самым повышает защитные функции создаваемого ими экрана.

Снабжение звеньев ограничительных планок ограничителями угла поворота друг относительно друга исключает "мертвую точку" в момент складывания указанных звеньев при сжатии плит. Тем самым гарантируется безотказная работа кинематических связей, обеспечивающих управление створками защитного экрана.

Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых изображены:

фиг. 1 - заявляемый фильтр-пресс в рабочем положении (все плиты сжаты);

фиг. 2 - схематичный вид сверху на фильтр-пресс по фиг. 1 со сжатыми плитами;

фиг. 3 - схематичный вид сверху на фильтр-пресс по фиг. 1 с раздвинутыми плитами;

фиг. 4 - разрез через оси поворота створки.

Фильтр-пресс содержит (фиг. 1) переднюю 1 и заднюю 2 стойки, соединенные между собой верхней балкой 3 и нижними боковыми стяжками 4. На верхней балке 3 с помощью специальных кронштейнов 5 (фиг. 4) подвешены фильтровальные плиты 6 со своими фильтрующими перегородками (не показаны), а также на собственном кронштейне 7 нажимная плита 8 (фиг. 1). Нажимная плита 8 взаимодействует с механизмом зажима плит 9, смонтированным в задней стойке 2. Фильтровальные плиты 6 соединены друг с другом, а крайние к тому же соответственно с передней стойкой 1 и нажимной плитой 8 ограничительными планками, выполненными в виде двух шарнирно соединенных между собой звеньев 10, 11 (фиг. 2, 3, 4). Звенья 10, 11 установлены на кронштейнах 5 фильтровальных плит 6 (фиг. 4) с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Внутренний конец каждого звена 10 находится в жестком зацеплении с верхней осью 12 защитной створки 13. Внутренние концы звеньев 11 также установлены на осях 12, однако они в отличие от звеньев 10 могут поворачиваться относительно этих осей. Сами оси 12 установлены в кронштейнах 14, прикрепленных к кронштейнам 5 фильтровальных плит 6, с возможностью поворота относительно указанных кронштейнов 14. Внешние концы звеньев 10, 11 соединены попарно осями 15 (фиг. 2, 3, 4) с возможностью поворота относительно них. На обоих концах каждого звена 11 выполнены ограничители поворота звеньев 16. Ближние оси 17 створок 13 (фиг. 4) установлены в кронштейнах 18, закрепленных в нижней части фильтровальных плит 6, с возможностью поворота относительно указанных кронштейнов 18.

Работает фильтр-пресс следующим образом.

Исходная суспензия подается в заранее сжатый с помощью механизма зажима 9 пакет фильтровальных плит 6. Жидкая фаза проходит через фильтрующие перегородки и отводится из фильтр-пресса, а отфильтрованный осадок постепенно заполняет пространство внутри фильтровальных плит 6. Во время всего цикла разделения суспензии звенья 10, 11 находятся в сложенном положении, при этом скрепленные со звеньями 10 створки 13 повернуты таким образом, что образуют защитный экран вдоль всей боковой поверхности фильтр-пресса.

После окончания цикла разделения фаз исходной суспензии механизм зажима 9 начинает перемещать нажимную плиту 8 в сторону задней стойки 2 фильтр-пресса. При этом звенья 10 и 11 ограничительной планки фильтровальной плиты 6, прилегающей к нажимной плите 8, поворачиваются вокруг своей оси 15 до тех пор, пока звено 10 не упрется в ограничители поворота 16 (фиг. 3). Отфильтрованный осадок (не показан) падает под собственным весом в зазор, образовавшийся между нажимной плитой 8 и смежной с нею фильтровальной плитой 6. Ограничители 16 выполнены таким образом, что препятствуют разворачиванию звеньев 10 и 11 в одну линию, что гарантирует надежное обратное складывание указанных звеньев при сжатии плит. Вместе со звеном 10 поворачивается неподвижно скрепленная с ним ось 12, которая, в свою очередь, поворачивает защитную створку 13 и переводит ее в нерабочее положение, в котором она обеспечивает свободный доступ к фильтрующим перегородкам для контроля за полнотой выгрузки осадка и проведения в случае необходимости регенерации фильтрующих перегородок. Когда во время движения нажимной плиты 8 звено 10, принадлежащее этой плите, зафиксируется относительно соответствующего звена 11 с помощью ограничителей 16 и дальнейший поворот указанных звеньев друг относительно друга становится невозможным, начинает перемещаться первая фильтровальная плита, которая непосредственно соединена с нажимной плитой. Отфильтрованный осадок падает под собственным весом в новый зазор, образовавшийся между смежными фильтровальными плитами 6.

Дальнейшее движение нажимной плиты 8 вызывает поворот звеньев 10, 11 ограничительной планки, принадлежащей следующей фильтровальной плите, что приводит эту плиту в движение и обеспечивает выгрузку из нее отфильтрованного осадка, а также перевод следующей защитной створки 13 в нерабочее положение. К моменту остановки нажимной плиты 8 у задней стойки 2 все фильтровальные плиты 6 оказываются раздвинутыми на одинаковое расстояние относительно друг друга (фиг. 3), отфильтрованный осадок полностью выгруженным, а все защитные створки 13 переведенными в нерабочее положение. При необходимости начать новый цикл фильтрования механизм зажима 9 перемещает нажимную плиту 8 в сторону от задней стойки 2, собирая все фильтровальные плиты 6 в один пакет. Это вызывает складывание звеньев 10, 11 ограничительных планок фильтровальных плит 6. При этом поворот звеньев 10 переводит защитные створки 13 в рабочее положение, в котором они снова образуют защитный экран вдоль всей боковой поверхности фильтр-пресса.

Приведенная в качестве примера конструкция заявляемого фильтр-пресса, в которой выгрузка осадка осуществляется из всех фильтровальных плит во время перемещения нажимной плиты к задней стойке, является лишь одним из возможных вариантов реализации изобретения. На практике изобретение может быть применено в любой другой конструкции фильтр-пресса, в которой предусмотрено перемещение фильтровальных плит с использованием ограничительных планок. В частности, это может быть и секционированный фильтр-пресс, в котором осадок разгружается поочередно из каждой секции. Суть изобретения заключается в том, что положение створки каждой фильтровальной плиты однозначно определяется зазором между данной плитой и плитой, следующей за ней по ходу раскрытия фильтр-пресса. Если этот зазор уменьшается (что имеет место при сдвигании плит вместе), то створка переходит в рабочее положение, если увеличивается - в нерабочее. Поэтому при сжатии в пакет фильтровальных плит створки всегда образуют защитный экран, а при раскрытии фильтр-пресса открывают доступ к фильтровальным плитам.

Изобретение может применяться в рассмотренных выше и аналогичных конструкциях фильтр-прессов также в тех случаях, когда в последних предусмотрена принудительная разгрузка осадка при помощи различных разгрузочных устройств (см. , например, авт. свид. СССР N 613776, МКИ B 01 D 25/12, опубл. в БИ N 25, 1978, а также выбранный авторами прототип).

При необходимости защитный экран из створок 14 может располагаться с обеих боковых сторон фильтр-пресса.

Заявляемая конструкция, обеспечивающая надежную защиту обслуживающего персонала, оборудования и производственных помещений от выбросов суспензии при аварийной разгерметизации фильтр-пресса, найдет широкое применение в самых различных производствах химической и смежных с нею отраслях промышленности.